用于机器视觉检测的大视场长工作距无畸变复消色差镜头的制作方法

本实用新型涉及光学成像技术中机器视觉检测设备，具体是一种用于机器视觉检测的大视场长工作距无畸变复消色差镜头。
背景技术：
：机器视觉检测是由机器代替人眼进行工业在线检测的技术，其具有检测速度快、检测精度高等特点。因此，要求应用于机器视觉检测的镜头应具有检测视场大、成像质量高、畸变小等参数指标。传统的机器视觉检测镜头都无法做到在大视场、长工作距离下实现低畸变与复消色差设计。轴向色差的存在严重限制了镜头成像质量的提高。畸变的存在则影响了检测的准确性。复消色差的原理是对3个波长的光线在0.707带校正色差，这极大地提高了镜头的成像质量，与传统的机器视觉检测镜头相比，在相同使用条件下，复消色差镜头成像更加清晰，分辨率更高。公开号为CN105372789的中国专利所设计的镜头具有大视场和低畸变，但未校正轴向色差。公开号为CN104570309的中国专利所设计的镜头实现了复消色差，但其视场较小、工作距离较短，无法适用于机器视觉检测。技术实现要素：本实用新型专利目的在于克服现有机器视觉检测镜头无法同时实现大视场、长工作距条件下的高分辨率、无畸变复消色差的要求，提供一种用于机器视觉检测的大视场长工作距无畸变复消色差镜头。该镜头不含CaF2材料，成像质量符合大视场、长工作距离、高分辨率、无畸变、高像质要求。实现本实用新型目的的技术方案是：一种用于机器视觉检测的大视场长工作距无畸变复消色差镜头，由正透镜、负透镜和光阑面组成，各透镜、光阑面与物面中心同轴，从光线入射方向依次排列顺序为：光阑面、第一正透镜、第二正透镜、第一负透镜、第三正透镜、第二负透镜、第四正透镜、第五正透镜、第三负透镜、第六正透镜和第七正透镜，第一正透镜的顶点到物面的距离为工作距离。所述第二正透镜与第一负透镜组成第一双胶合透镜；第二负透镜与第四正透镜组成第二双胶合透镜；第五正透镜与第三负透镜组成第三双胶合透镜；第六正透镜与第七正透镜组成一第四双胶合透镜。第一正透镜的厚度为3.97±0.2mm；第二正透镜的厚度为7.43±0.17mm；第一负透镜的厚度为4.51±0.17mm；第三正透镜的厚度为6.81±0.03mm；第二负透镜的厚度为8.2±0.2mm；第四正透镜的厚度为3.71±0.2mm；第五正透镜的厚度为3.5±0.2mm；第三负透镜的厚度为9.3±0.2mm；第六正透镜的厚度为3.17±0.2mm；第七正透镜的厚度为8.58±0.2mm。第一正透镜到第二正透镜间的距离为6.45±0.2mm；第二正透镜与第一负透镜组成第一双胶合透镜；第一负透镜与第三正透镜间的距离为0.39±0.02mm；第三正透镜到第二负透镜间的距离为1.62±0.02mm；第二负透镜与第四正透镜组成第二双胶合透镜，第四正透镜与第五正透镜间的距离为32.23±0.2mm；第五正透镜与第三负透镜组成第三双胶合透镜，第三负透镜到第六正透镜间的距离为19.85±0.2mm；第六正透镜与第七正透镜组成第三双胶合透镜透镜，第七正透镜到像面间的距离为27.5mm。所述镜头的物方视场为35mm×35mm，像方视场11.3mm×11.3mm，全视场像方成像分辨率达到300cycles/mm。所述镜头的工作距离为430mm，焦距f’＝177.46mm，相对孔径D/f’＝0.124；畸变值小于±0.03％。所述的透镜均为不含CaF2材料。所述镜头实现复消色差的波段范围为0.4μm-0.7μm。第七正透镜其球面顶端与像面的间距为27.5mm。所述镜头实现复消色差的波长为0.486μm、0.587μm和0.656μm三种波长，残余位置色差值<0.01μm，残余二级光谱值＜0.16μm。本实用新型具有如下特点：(1)本实用新型在0.4μm-0.7μm波段实现复消色差，成像质量高；(2)本实用新型具有较大的物方视场及工作距离，视场范围为35mm×35mm，工作距离为430mm；(3)本实用新型具有大视场下的高分辨率特性，像方分辨率达到300cycles/mm；(4)本实用新型具有较小的畸变，畸变小于±0.03％，物体成像变形小，利于减小机器视觉检测的误差；(5)本实用新型采用无CaF2材料，镜头制造成本低。本实用新型的有益效果：本实用新型具有大视场、长工作距离、高分辨率、低畸变及复消色差特性，无CaF2材料降低制造成本，应用于机器视觉检测可以大幅提升机器视觉检测的精度，降低镜头制造成本。附图说明图1为本实用新型实施例1中镜头的光路图；图2为本实用新型实施例1中镜头的调制传递函数图；图3为本实用新型实施例1中镜头的点列图；图4为本实用新型实施例1中镜头的场曲与畸变图；图5为本实用新型实施例1中镜头的纵向像差图；图6为本实用新型实施例1中镜头的波像差图；图7为本实用新型实施例1中镜头的衍射环绕的能量分布图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，但不是对本实用新型的限定。实施例：如图1，一种用于机器视觉检测的大视场长工作距无畸变复消色差镜头，由正透镜、负透镜和光阑面组成，各透镜、光阑面与物面中心同轴，从光线入射方向依次排列顺序为：光阑面、第一正透镜L1、第二正透镜L2、第一负透镜L3、第三正透镜L4、第二负透镜L5、第四正透镜L6、第五正透镜L7、第三负透镜L8、第六正透镜L9和第七正透镜L10，第一正透镜L1的顶点到物面的距离为工作距离。所述第二正透镜L2与第一负透镜L3组成第一双胶合透镜；第二负透镜L5与第四正透镜L6组成第二双胶合透镜；第五正透镜L7与第三负透镜L8组成第三双胶合透镜；第六正透镜L9与第七正透镜L10组成一第四双胶合透镜。所述镜头的物方视场为35mm×35mm，像方视场11.3mm×11.3mm，全视场像方成像分辨率达到300cycles/mm。所述镜头的工作距离为430mm，焦距f’＝177.46mm，相对孔径D/f’＝0.124；畸变值小于±0.03％。所述的透镜均为不含CaF2材料。所述镜头实现复消色差的波段范围为0.4μm-0.7μm。所述镜头实现复消色差的波长为0.486μm、0.587μm和0.656μm三种波长，残余位置色差值<0.01μm，残余二级光谱值＜0.16μm。采用上述实施例结构的镜头具体结构数据如表1所示：从物面到像面依次排序：光阑面包含表面1；第一正透镜L1包含表面2、3；第二正透镜L2包含表面4、5；第一负透镜L3包含表面5、6；第三正透镜L4包含表面7、8；第二负透镜L5包含表面9、10；第四正透镜L6包含表面10、11；第五正透镜L7包含表面12、13；第三负透镜L8包含表面13、14；第六正透镜L9包含表面15、16；第七正透镜L10包含表面16、17。第一正透镜L1的厚度为3.97mm；第二正透镜L2的厚度为7.43mm；第一负透镜L3的厚度为4.51mm；第三正透镜L4的厚度为6.81mm；第二负透镜L5的厚度为8.2mm；第四正透镜L6的厚度为3.71mm；第五正透镜L7的厚度为3.5mm；第三负透镜L8的厚度为9.3mm；第六正透镜L9的厚度为3.17mm；第七正透镜L10的厚度为8.58mm。透镜L1到透镜L2间的距离为6.45mm；透镜L2与透镜L3组成第一双胶合透镜；透镜L3与透镜L4间的距离为0.39mm；透镜L4到透镜L5间的距离为1.62mm；透镜L5与透镜L6组成第二双胶合透镜，透镜L6与透镜L7间的距离为32.23mm；透镜L7与透镜L8组成第三双胶合透镜，透镜L8到透镜L9间的距离为19.85mm；透镜L9与透镜L10组成第三双胶合透镜，透镜L10到像面间的距离为27.5mm。表1表面类型半径距离材料口径物面430501光阑面222标准球面40.463.971.4560,90.9024.43标准球面809.816.4524.44标准球面29.8547.431.7174,29.5024.45标准球面504.511.6127，58.5824.46标准球面15.1360.39187标准球面14.0286.811.4560,90.90188标准球面-34.781.62189标准球面-26.638.21.6034,38.011810标准球面10.0693.711.4970,81.611411标准球面19.00532.231412标准球面-62.233.51.4875,70.4425.313标准球面-27.89.31.5688,56.0425.314标准球面-34.9919.8525.315标准球面268.153.171.6127，58.5825.316标准球面-691.88.581.7174,29.5025.317标准球面-70.1527.525.3像面16如图2，全视场MTF值达到300cycles/mm，接近衍射极限；由图3可见最大视场处的点列图均方根半径为7.707μm，小于CCD相机的极限分辨尺寸11.8μm；由图4可见，系统畸变小，畸变值<±0.03％；由图5可见，0.486μm、0.587μm和0.656μm波长的光线在0.707带基本会聚于一点，系统实现复消色差，残余位置色差值<0.01μm，残余二级光谱值＜0.16μm；由图6、图7可见，本实施例的综合像差、像质及照度均达到要求。本说明书中所述的只是本实用新型的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型的限制。凡本领域技术人员依本实用新型的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的范围之内。当前第1页1 2 3